蔡琰 | 技術(shù)性能測量（TPM）在美軍裝備研制中的應(yīng)用
技術(shù)性能測量（technicalperformance measure，tpm）是一種跟蹤技術(shù)進展?jié)M足武器性能規(guī)范的工具。在武器裝備研制項目的不同階段，性能指標的要求變化很大，將性能指標的評審節(jié)點定在武器裝備研制過程的里程碑事件上，可以及時有效地利用里程碑事件發(fā)生時匯總的性能指標信息，來把握性能指標的動態(tài)變化，從而對武器裝備研制過程性能指標的滿足情況做出風(fēng)險估計。
技術(shù)性能測量在美軍裝備研制中的一般流程
項目需求階段，政府和承包商團隊選取技術(shù)指標，形成指標列表，如重量、速度、mtbf等，通過項目成本和進度分析規(guī)劃技術(shù)性能測量流程，形成項目進程規(guī)劃，通過技術(shù)性能測量評估過程，形成風(fēng)險分析結(jié)果。
一、支撐美軍裝備需求論證和驗證
作為使用方和建設(shè)方，美軍制定裝備的使用需求，并通過里程碑節(jié)點審查確保需求通過技術(shù)的實現(xiàn)。
從美軍的裝備正向開發(fā)設(shè)計流程來看，利益攸關(guān)方的需求通過任務(wù)要求（mission needs）——效能指標（moe）——性能指標（mop）傳遞到技術(shù)實現(xiàn)方，而技術(shù)實現(xiàn)方通過開發(fā)過程的技術(shù)性能測量進行技術(shù)實現(xiàn)的監(jiān)管和風(fēng)險監(jiān)控。
效能指標、關(guān)鍵性能參數(shù)（kpp）、性能指標和技術(shù)性能測量的關(guān)系
項目采購方通過任務(wù)需求明確裝備的效能指標，制定關(guān)鍵性能參數(shù)。競標方根據(jù)效能指標和關(guān)鍵性能參數(shù)提出方案并明確性能指標。競標成功后，在研制過程中通過技術(shù)性能測量確保技術(shù)實現(xiàn)。從效能指標到技術(shù)性能測量的過程中技術(shù)途徑和階段性目標逐漸顯現(xiàn)，以作戰(zhàn)需求為輸入的，輸出具體技術(shù)落地和風(fēng)險評估。從技術(shù)性能測量到效能指標則是技術(shù)解決視野逐漸清晰。
經(jīng)過需求論證，任務(wù)要求形成了效能指標，并列出關(guān)鍵性能參數(shù)清單。效能指標經(jīng)過設(shè)計推演、迭代和驗證，形成性能指標，完成需求論證過程。
關(guān)鍵性能參數(shù)和技術(shù)性能測量的關(guān)系
如上圖所示，在美軍某項目的技術(shù)分解示意圖中，關(guān)鍵性能參數(shù)主要反映客戶對任務(wù)完成目標的需求。技術(shù)性能測量需要解決的問題是對構(gòu)成關(guān)鍵性能參數(shù)的關(guān)鍵可度量技術(shù)指標進行量化評估。
選取的技術(shù)性能測量需要反映飛機關(guān)鍵性能，把握飛機研制風(fēng)險，做到自底向上地技術(shù)管控，通過技術(shù)性能測量可確認飛機性能指標的實現(xiàn)，確認飛機效能指標的實現(xiàn)，最終滿足客戶需求。被跟蹤參數(shù)的選定是基于成本、風(fēng)險和該參數(shù)是否是系統(tǒng)成功的關(guān)鍵指標。被選定的參數(shù)起著衡量和評估技術(shù)進展狀況的度量作用。
效能指標、性能指標、技術(shù)性能測量的數(shù)量關(guān)系示意
如上圖所示，在美軍項目中，一般定義2～12項效能指標（平均6項），定義的每項效能指標可牽引1～10項性能指標的設(shè)計（平均5項），每項性能指標的實現(xiàn)需跟蹤關(guān)鍵的1～7項技術(shù)性能測量（平均4項）。
技術(shù)性能測量也是分層開展的。通過開展技術(shù)性能測量工作，每一個技術(shù)性能測量描述的性能可逐級支持型號上一級產(chǎn)品性能，并最終有助于實現(xiàn)飛機、發(fā)動機、保障或訓(xùn)練系統(tǒng)的整體性能。
在里程碑節(jié)點處評估性能指標時，性能指標的權(quán)重值會影響技術(shù)性能測量值的計算。根據(jù)每個技術(shù)性能測量指標在系統(tǒng)需求中所處的重要程度，結(jié)合專家打分或仿真預(yù)計等方法為每一指標確定權(quán)重系數(shù)，然后綜合考慮三類指標，作為技術(shù)性能測量綜合指標。
二、支持項目管理、開發(fā)方的風(fēng)險管控
在系統(tǒng)工程v字模型中，效能指標和關(guān)鍵性能參數(shù)在作戰(zhàn)需求文檔初始化能力文件中明確，其中效能指標需要用裝備性能進行確認和驗證。性能指標和技術(shù)性能測量在體系和系統(tǒng)需求指標中明確，并通過系統(tǒng)測試進行確認和驗證。
系統(tǒng)工程v字模型中效能指標、關(guān)鍵性能參數(shù)、性能指標、技術(shù)性能測量的相對位置
雖然工程中要求某些指標越高越好或越低越好，但在實際情況中，它們也不可能達到最高或是最低，因此只要符合需求即可。因此，對a類性能指標可以規(guī)定一個滿足需求的容忍區(qū)間，區(qū)間的下限值可以根據(jù)對指標的需求給出，上限則為正無窮；對于b類性能指標也規(guī)定一個滿足需求的容忍區(qū)間，區(qū)間的上限值根據(jù)對指標的需求給出，下限則為0；對于c類性能指標的容忍區(qū)間，則需要根據(jù)對指標的需求對上限和下限都進行限制，形成置信帶。無論是哪一類指標，指標數(shù)值只要包含在置信帶內(nèi)，就說明符合需求。
f-22技術(shù)性能測量示意圖
如上圖所示，在f-22項目中，技術(shù)性能測量跟蹤項目里程碑（標注于標準圖表上部，分別為需求設(shè)計評審、初步設(shè)計評審、關(guān)鍵設(shè)計評審）及其對應(yīng)的目標值（產(chǎn)品規(guī)范確定的數(shù)值，以中部的虛線表示）和當(dāng)前估算值（以黑三角形表示），以對研發(fā)產(chǎn)品應(yīng)達到性能進行預(yù)測。
在美國航空航天局（nasa）某項目中，不同的技術(shù)指標在不同的階段，其技術(shù)性能測量范圍和指標隨著項目階段的開展而不斷更新。而在每個項目階段結(jié)尾開展評審可以更清晰、直觀地看出項目開發(fā)是否達成此階段的目標。
nasa某項目技術(shù)性能測量值隨項目進程的變化
在工程項目的初始設(shè)計階段，通過歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計、仿真預(yù)計或解析等方法，確定技術(shù)性能測量閾值后，可以動態(tài)地控制技術(shù)性能測量指標的風(fēng)險，更有效地對工程項目進行性能風(fēng)險評估工作。
技術(shù)性能測量可以讓項目管理者跟蹤系統(tǒng)設(shè)計過程和研制過程狀態(tài)。對參數(shù)的實際值隨時間變化偏離計劃值的狀態(tài)進行監(jiān)測，項目指揮根據(jù)監(jiān)測結(jié)果來判斷實際值偏離計劃值的程度是否可以接受。
以波音公司某個項目中的某項技術(shù)性能測量指標為例。對于技術(shù)性能測量測量值與指標的偏離，通常采用不同顏色的圖例來評估風(fēng)險程度。綠色表示系統(tǒng)完全符合性能需求，黃色表示系統(tǒng)能夠達到要求，但目前沒有完全符合性能需求，紅色表示系統(tǒng)不能滿足需求。藍色表示系統(tǒng)超過了性能需求，暗示系統(tǒng)需求制定過于寬松，利益攸關(guān)方可審慎考慮修改指標。
技術(shù)風(fēng)險的可視化描述
在該項目中，隨著項目進行，綠色區(qū)間逐漸縮窄，表示對系統(tǒng)開發(fā)的要求越來越高，到達某個階段后，綠色區(qū)域范圍不再變化，表示指標固化，如下圖所示。
波音公司某項目技術(shù)性能測量與風(fēng)險管理結(jié)合實例
技術(shù)性能測量評估可與工作分解結(jié)構(gòu)（wbs）結(jié)合，繪制出系統(tǒng)開發(fā)工作分解風(fēng)險圖。在工作分解結(jié)構(gòu)圖中，技術(shù)性能測量風(fēng)險較高的指標標紅，表示系統(tǒng)研制存在風(fēng)險，需要制定風(fēng)險消減計劃。
技術(shù)性能測量與工作分解結(jié)構(gòu)圖結(jié)合使用案例
對高風(fēng)險的技術(shù)性能測量，需編制風(fēng)險評估報告，分析技術(shù)性能測量不達標的原因，并制定風(fēng)險消減計劃，在規(guī)定時間內(nèi)消減風(fēng)險因素并通過在里程碑節(jié)點的連續(xù)監(jiān)控，確認風(fēng)險因素是否已經(jīng)消減，是否對裝備研制產(chǎn)生影響。
（中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心 蔡琰）
本篇供稿：系統(tǒng)工程研究所
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從美軍的裝備正向開發(fā)設(shè)計流程來看，利益攸關(guān)方的需求通過任務(wù)要求（mission needs）——效能指標（moe）——性能指標（mop）傳遞到技術(shù)實現(xiàn)方，而技術(shù)實現(xiàn)方通過開發(fā)過程的技術(shù)性能測量進行技術(shù)實現(xiàn)的監(jiān)管和風(fēng)險監(jiān)控。
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如上圖所示，在f-22項目中，技術(shù)性能測量跟蹤項目里程碑（標注于標準圖表上部，分別為需求設(shè)計評審、初步設(shè)計評審、關(guān)鍵設(shè)計評審）及其對應(yīng)的目標值（產(chǎn)品規(guī)范確定的數(shù)值，以中部的虛線表示）和當(dāng)前估算值（以黑三角形表示），以對研發(fā)產(chǎn)品應(yīng)達到性能進行預(yù)測。
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技術(shù)性能測量可以讓項目管理者跟蹤系統(tǒng)設(shè)計過程和研制過程狀態(tài)。對參數(shù)的實際值隨時間變化偏離計劃值的狀態(tài)進行監(jiān)測，項目指揮根據(jù)監(jiān)測結(jié)果來判斷實際值偏離計劃值的程度是否可以接受。
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波音公司某項目技術(shù)性能測量與風(fēng)險管理結(jié)合實例
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